perlak elok

7

Pengujian Hardenabiliti Grossman Baja AISI 4140 di Quenching dengan Media Air

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengujian bahan logam saat ini semakin meluas baik dalam konstruksi,

permesinan, bangunan, maupun bidang lainnya. Hal ini disebabkan karena sifat

logam yang bisa diubah, sehingga pengetahuan tentang metalurgi terus

berkembang. Untuk mengetahui kualitas suatu logam, pengujian sangat erat

kaitannya dengan pemilihan bahan yang akan dipergunakan dalam konstruksi

suatu alat. Dalam proses perencanaan, dapat juga ditentukan jenis bahan maupun

dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya yang lebih

tepat. Disamping tidak mengabaikan faktor biaya produksi dan kualitasnya.

Pengujian yang sering dilakukan pada suatu material khususnya besi-baja

diantaranya adalah pengujian sifat mekanik. Sifat mekanik adalah kemampuan

suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa menimbulkan kerusakan pada

benda tersebut, dari sifat ini kita bisa mengetahui kekuatan dan kekerasan material

yang kita uji sehingga kita bisa mengaplikasikannya dengan tepat. Ada beberapa

macam pengujian sifat mekanik yang dapat digunakan. Dalam pratikum ini kami

melakukan uji Jominy untuk mengetahui nilai kekerasan pada baja AISI 4340

dengan quenching melalui media air.

1.2 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada pratikum ini adalah sebagai berikut ;

1.2.1 Bagaiamana cara mengetahui nilai kekerasan pada baja AISI 4340 ?

1.2.2 Bagaiamana cara mengetahui strukturmikro pada baja AISI 4340 ?

1.2.3 Bagaiamana cara mengetahui Hardenability pada baja AISI 4340 ?

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari pratikum ini adalah sebagai berikut:

1.3.1 Untuk mengetahui nilai kekerasan dari baja AISI 4340.

1.3.2 Untuk mengetahui strukturmikro dari baja AISI 4340.

1.3.3 Untuk mengetahui Hardenability dari baja AISI 4340.

Tugas Perlakuan Panas

7


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Perlakuan panas

Perlakuan panas atau heat treatment dapat didefinisikan sebagai kombinasi

operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam / paduan dalam keadaan

padat dengan waktu tertentu, dimaksudkan untuk memperoleh sifat tertentu.

Perubahan sifat itu terjadi karena ada perubahan struktur mikro. Proses perlakuan

panas pada dasarnya terdiri dari dua tahapan, mulai dari proses pemanasan bahan

hingga temperatur tertentu dan selanjutnya didinginkan dengan cara tertentu pula.

Tujuan dilakukannya proses perlakuan panas adalah untuk mendapatkan sifat

yang lebih baik dan sesuai yang diinginkan seperti kekuatan dan kekerasan,

mengurangi tegangan, melunakkan dan menghaluskan butir kristal (Ir. Wahid

Suherman, 2001)

Perlakuan panas (heat treatment) juga bisa dinyatakan sebagai “Heating and

cooling a solid metal or alloy in such away as to obtain desired conditions or

properties. Heating for the sole purpose of hot-working is excluded from the

meaning of this definition” (Avner , 1974)

2.2 Hadenability

Hardenabiliti adalah kemampuan baja untuk dapat dikeraskan dengan

membentuk martensit. Hardenabiliti menggambarkan dalamnya pengerasan yang

diperoleh dengan pengerasan , biasanya dinyatakan dengan jarak suatu titik di

bawah permukaan dimana stukturnya terdiri dari 50 % martensit (dianggapan

bahwa pengerasan terjadi bila terjadi martensit 50 %). Suatu baja dikatakan

mempunyai hardenabiliti tinggi bila baja itu memperlihatkan tebal pengerasan

(depth of hardening ) yang besar atau dapat mengeras pada seluruh penampang

dari suatu benda yang cukup besar (Ir. Wahid Suherman, 2001) .

Hardenability juga bisa diartikan sebagai ukuran kemampuan suatu material

untuk membentuk fasa martensite. Hardenability dapat diukur dengan beberapa

metode. Diantaranya metode jominy dan metode grossman. Dari metode tersebut


7


kita akan mendapatkan kurva antara harga kekerasan dengan jarak quenching dari

pusat quench (Budiman Hadi, 2013) .

2.3 Quenching

Quenching merupakan suatu proses pendinginan yang termasuk

pendinginan langsung. Pada proses ini benda uji dipanaskan sampai suhu

austenite dan dipertahankan beberapa lama sehingga strukturnya seragam, setelah

itu didinginkan dengan mengatur laju pendinginannya untuk mendapatkan sifat

mekanis yang dikehendaki. Pemilihan temperature media pendingin dan laju

pendingin pada proses quenching sangat penting, sebab apabila temperature

terlalu tinggi atau pendinginan terlalu besar, maka akan menyebabkan permukaan

logam menjadi retak (Budiman Hadi, 2013).

Quenching juga bisa diartikan sebagai proses perpindahan panas atau

pendinginan dengan sangat cepat dari fasa austenit pada umumnya dari temperatur

diantara 815-8700C untuk material baja. Media pendingin yang bisa digunakan

pada proses quench yaitu air, oli, larutan garam dan udara. Media pendingin yang

digunakan untuk proses quench tergantung dari komposisi kimia baja yang

diproses, kekerasan yang ingin dicapai, dan kompleksitas bentuk benda kerja.

(ASM Handbook Vol 4:1160 ,1991)

Ada beberapa cara dalam melakukan quench, diantaranay adalah sebagai

berikut:

a. Quench langsung (direct quench)

Quench langsung dilakukan dengan media pendingin air atau oli, dimana

benda kerja ditahan pada temperatur pengerasannya untuk jangka waktu

tertentu.

b. Time Quench

Time quench dilakukan pada baja yang memiliki mampu keras yang rendah

yang memerlukan qenching di dalam air atau baja-baja yang memiliki mampu

keras yang tinggi tetapi ukuran benda kerjanya besar.


7


c. Quench yang ditunda (Delay Quench)

Proses delay quench adalah benda kerja yang sudah dipanaskan dan

dikeluarkan dari tungku pada temperatur pengerasaannya dan dibiarkan

beberapa saat sesaat sebelum di quench.

d. Die Quench

Die quench dilakukan dengan media yang mampu menyerap panas. Selama

proses quench benda kerja dipress sehingga secara mekanik kemungkinan

distorsi dapat diperkecil.

2.4 Komposisi Baja AISI 4140

Baja paduan AISI 4140 adalah baja yang paduan utamanya yaitu

molybdenum dan chromium. Kedua unsur ini adalah unsur yang larut terbatas

dalam austenite maupun ferit dan juga sebagai unsur pembentuk karbida yang

kuat. Unsur ini akan menaikan hardenability, menaikan kekuatan, dan kekerasan

di temperatur tinggi, juga mencegah terjadinya temper brittleness. Hal ini akan

menaikan kekuatan dan ketangguhan. Dalam pratikum ini menggunakan baja

AISI 4140 dimana komposisi kimianya dapat dilihat pada table di bawah ini

Tabel 2.1 Komposisi Kimia baja AISI 4140

Element Weight %

C 0.38-0.43

Mn 0.75-1.00

P 0.035 (max)

S 0.04 (max)

Si 0.15-0.30

Cr 0.80-1.10

Mo 0.15-0.25

(http://www.efunda.com )


http://www.efunda.com/

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Mo

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Cr

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Si

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=S

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=P

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=Mn

http://www.efunda.com/materials/elements/element_info.cfm?Element_ID=C

7


2.5 Metode Grossman

Untuk pengujian hardenability dengan cara ini baja yang akan diuji dibuat

menjadi sejumlah spesimen berbentuk batang silindrik dari berbagai

diameter. Lalu semuanya dikeraskan dengan pendinginan celup pada suatu

media pendingin tertentu. Dengan metalografi dicari suatu batang yang pada

intinya terdapat tepat 50% martensit. Diameter batang ini dinamakan

diameter kritis Do. Dalam menyebutkan diameter kritis suatu baja harus

disebutkan juga cara pendinginannya, atau kekuatan pendinginannya yang

dinyatakan dengan koefisien kekuatan pendinginan H ( severity of quench ).

Harga H dapat dihitung dari hubungan :

dimana : f = heat transfer factor ( BTU/in.2 sec. 0F )

K = thermal conductivity ( BTU/in. sec. 0F)

Harga H tergantung dari jenis media pendinginannya dan kekuatan

agitasi. Harga Do masih tergantung pada harga H dari media pendingin,

sehingga kurang menunjukkan hardenabiliti sebagai sifat baja. Harga ini

tidak lagi tergantung pada media pendingin bila diambil harga H tak

terhingga. Diperoleh harga diameter kritis ideal D1 (ideal critical diameter)

yaitu diameter batang yang bila didinginkan dengan laju pendinginan tak

terhingga akan menghasilkan tepat 50% martensit pada intinya. (Ir. Wahid

Suherman, 2001)


7


BAB III

METODOLOGI

3.1 Diagram Alir Pengujian

Pada praktikum ini dibuat suatu perencanaan yang ditunjukan pada diagram

alir berikut ini :

Gambar 3.1 Diagram Alir


( Preparasi ) Menyiapkan

sampel

7


3.2 Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah :

1. Blast furnace 1 buah

2. Gergaji 1 buah

3. Mikroskop Optik 1 buah

4. Alat Uji Hardness (Rockwell C) 1 buah

5. Mesin Grinding 1 buah

6. Hydraulic Mounted Spesimen Press 1 buah

7. Mikroskop optik 1 buah

8. Mesin Polish 1 buah

9. Kain Bludru secukupnya

10. Kertas Amplas grade 80, 120, 180, 240, 400,

600, 800, 1000,1200, 1500, 2000 secukupnya

3.2.2 Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam pengujian ini adalah :

1. Baja AISI 4340

Diameter 30 mm

Panjang 50 mm 1 buah

2. Media Pendingin : Air secukupnya

3. Metal Polish secukupnya

4. Larutan Etsa

HNO3 2 mL

Methanol 98 mL

3.3 Langkah Kerja Pengujian

1. Melakukan preparasi spesimen yang akan digunakan :

Diameter : 30 mm

Panjang : 50 mm


7


2. Memanaskan spesimen menggunakan furnace hingga mencapai temperature

850o C.

3. Mendiamkan spesimen di dalam furnace selama 30 menit (holding time).

4. Mengeluarkan spesimen dari furnace dan memasukkan spesimen tersebut pada

media pendinginan yaitu air selama 15 menit.

5. Setelah itu, memotong spesimen secukupnya untuk pengujian selanjutnya, yaitu

hardness dan metallografi.

6. Permukaan spesimen dihaluskan dengan mesin grinding dan kertas amplas

dengan grade 80 dan 120 agar permukaan rata.

7. Melakukan uji kekerasan pada 3 titik, yaitu di titik pusat, di tepi, dan diantara

tiitk pusat dan tepi dengan menggunakan alat uji hardenss.

8. Menghaluskan kembali permukaan spesimen untuk pengujian metallografi

dengan kertas amplas dari grade 80 sampai 2000.

9. Memoles spesimen menggunakan metal polish agar spesimen lebih mengkilat

10. Mengetsa specimen dengan cairan Nital

11. Mengamati dan menganalisa struktur mikro menggunakan mikroskop optik.


7


BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data

4.2 Pembahasan


7


BAB V

KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan


perlak elok

Documents

Transcript of perlak elok